混凝土结构胶对冷弯型钢骨架墙体受力性能影响分析

高翔

摘要：混凝土结构胶因其施工时对生产和生活影响很小，而目操作简单、快捷、不影响结构外形，所以被广泛使用于钢筋混凝土构件加固和维修。文章为了提高冷弯型钢骨架墙体的力学性能，将混凝土结构胶运用于该墙体，通过实验研究的方法，检测混凝土结构胶是否会影响冷弯型钢骨架墙体的受力性能。实验结果表明：混凝土结构胶的使用对冷弯型钢骨架墙体的极限抗剪强度、刚度、变形性方面都有很好的增强效果，而且还能够限制墙体的裂缝扩展。

关键词：混凝土结构胶;冷弯型钢骨架墙体;力学性能;剪切强度

中图分类号：TQ436⁺.2 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）10-0016-04

结构胶在我国的发展已经有三四十年历史了，最初时结构胶主要用于固定地脚螺栓，将混凝土与其需要相连接的预埋件进行粘接，或者用于加固工程，因为结构胶的粘接强大大，而且比较方便、快速，现在混凝土结构胶主要用于钢筋混凝土构件的维护和加固。冷弯型钢骨架墙体容易收到剪切力的影响，而且为了提高其剪切强度、抗震抗风的强度，文章将混凝土结构胶应用于冷弯型钢骨架墙体中，希望能够提高冷弯型钢骨架墙体的力学性能。

1实验部分

1.1试样装置

本实验的研究目的是检测混凝土结构胶对冷弯型钢骨架墙体受力性能的影响。实验试樣包含一个实验组和一个对照组，实验组为应用混凝土结构胶的冷弯型钢骨架墙体，用SR4表示，对照组为普通的冷弯型钢骨架墙体，用s3表示。所使用的材料即为混凝土结构胶和冷弯型钢骨架墙体，表1为所使用的材料的性质。

冷弯型钢骨架墙体的高度和长度分别为610mm和900ram，在制作冷弯型钢骨架墙体需要固化28d之后再用于实验。图1为冷弯型钢骨架墙体的结构细节图。

为了验证冷弯型钢骨架墙体的力学性能，试样在恒定的轴向载荷下进行位移控制横向循环加载，壁作为悬臂，如图2所示。横向位移载荷以0.1%，0.2%……0.8%，1%……1.8%的漂移水平施加，速度分别为10，20-80，100…180mm/min。

1.2对照样本S3和实验样本SR4

设计的冷弯型钢骨架墙体在荷载试验下呈现剪切破坏模式。墙板内纵横配筋率分别为0.3%和0.2%，净盖度为2cm。垂直钢筋包括两个6mm和四个4.5mm钢筋，每面墙的总垂直钢筋等于240.28mm²，远低于建议的288mm²下限。根据Lubkowski z A建议的墙体水平钢筋为0.5*（0.004Ac）=144mm²（0.2232Ln2）。但是，为了确保对照试样的剪切破坏，通过在墙体各面保持4Ф4.5@c/c间距200mm，将水平钢筋减小至127.2mm²。采用12mm的钢筋进行纵剪和剪力加固，使其与墙板相比，具有更大的强度。对照试样抗剪切破坏的基底剪力vn为154kN，而抗弯曲破坏的基底剪力为235kN。

实验样本就是在对照样本的基础上使用混凝土结构胶，用来增加其力学性能，在使用混凝土结构胶时要研究根据其使用标准进行使用，要不然就发挥不了其工作性能。

1.3仪表

图3显示了用于监测试样负载响应的称重传感器、应变仪和线性电压差动传感器（LVDT）的布置。将两个测力传感器安装到头梁上以记录感应负载值。总共六个LVDT用于监测样品偏转。六个LVDT中的四个沿着其自由端的壁高度放置以检查其偏转模式。一个LVDT位于头梁中心，第二个位于墙板顶部，第三个位于墙板底部附近，第四个位于基础块中心，以检查墙基础滑动。其余两个用于确定壁底部的垂直变形，这是由感应垂直压缩载荷和侧向位移的组合引起的。

2测试结果

2.1对照样本S3结果

除了在前墙处施加恒定的垂直荷载外，还施加横向循环荷载来测试冷弯型钢骨架墙体。横向位移控制载荷在每个水平方向上以三个完整的周期施加。每个循环都是从推动方向开始的。该试样的诱导载荷移动水平分别为0.1%、0.2%…0.8%。迟滞曲线描述了持续荷载和诱发移动水平之间的关系，如图4所示。在3.248mm（0.4%移动）和115kn的诱导荷载水平下，最初在施工缝附近的无墙端底部出现一条扁平裂缝，如图5所示。在反向循环中，另一半的裂纹形态几乎相同。这是由于混凝土在墙体自由端软化时，内部垂直钢筋的推拉屈服，位于墙体末端。这一现象从滞后曲线中观察到的变化中是明显的，即在0.4%的漂移下，二次循环中的负载与第一次循环中观察到的负载相比明显减少。

图4表明，随着诱导移动水平的进一步增加，相应的滞后环变宽，这说明能量耗散有所改善。这是由于裂缝表面之间的摩擦和钢筋的屈服。随着诱导滑移量的增加，滑动裂纹沿壁长扩展。在0.7%和0.8%的诱导横向移动水平下，所承受的载荷是相同的。同样，在这两个水平上，第二和第三个循环中的试样所描述的强度要小得多，这说明了大范围的劣化。最后，在0.8%诱导位移水平下，观察到混凝土在墙趾处破碎，并伴有两端钢筋屈曲。此外，在墙基础接头处发生的滑动裂缝几乎覆盖了整个墙体长度。因此，为了确保安全，试验在该水平停止。

冷弯型钢骨架墙体的破坏机理为墙基础节点的滑动扁裂缝和两端钢筋屈曲的混凝土趾压溃。然而，在相同的试样经受单调荷载试验的情况下，所观察到的破坏模式包括墙板内的斜向剪切裂缝、在墙基础接头处滑动的扁平裂缝以及在壁自由端处的混凝土趾压和钢筋屈曲。破坏模式的这种变化是循环荷载的结果，循环荷载又使墙基处的混凝土抗压强度降低，从而使破坏集中在此处。

2.2试验样本SR4结果

通过施加与对照样本相同的载荷条件来测试试验样本。该试样的诱导载荷移动水平分别为0.1%、0.2%…0.8%、1%、1.2%。与诱导移动和持续载荷相关的滞后曲线如图6所示。结果表明，与对照试件相比，试验样本的初始刚度较高，裂纹萌生后强度增加，即载荷超过1.38mm（0.4%移动）。刚度和强度的增加分别归因于混凝土结构胶的特征刚度行为和荷载贡献。

图7显示了失效试验样本的照片。它显示了在对照样本中观察到的开裂模式的主要变化。将混凝土结构胶用于冷弯型钢骨架墙体上，通过有效地将荷载从墙板传递到基础块，在一定程度上限制了滑动破坏。混凝土结构胶也通过粘接裂缝来限制裂缝在墙板内的扩展和扩展。在这种情况下，第一个对角线裂纹出现在无壁端。最初，在墙体高度的四分之一处，诱发位移为6.48mm（0.8%移动），荷载为170.5kN时，出现了裂缝。在诱导位移8.1mm（持续荷载150kN）时，另一条裂缝在墙中间高度呈对角发展。两个裂缝向墙基础接头扩展，而不是在两个壁面（包括墙端）处发展。由于试验是在推压的情况下开始的，因此在每种荷载水平下，无墙端首先经历了压缩，然后经历了拉伸。由于混凝土结构胶不能承受压缩载荷，初始压缩导致其自由端脱粘和屈曲。这反过来导致拉循环期间，由于钢筋混凝土截面不能承受更高的拉伸应力，在无壁端开始出现拉伸裂纹。试验结果表明，在9.72×1.2%（位移）的水平荷载作用下，由于墙缝处出现扁平裂缝，在持续荷载作用下的荷载减至30%，试验停止。冷弯型钢骨架墙体基础节点的扁平裂缝起源于墙体自由端，超过墙体的半长。在试验的最后阶段，在基础块附近的墙体边缘观察到混凝土劈裂。

3讨论

3.1侧向荷载一位移关系曲线

图8显示了两个试验墙的荷载一位移关系的包络线。图中显示了混凝土結构胶对提高墙体强度和刚度的贡献。对比样本具有剪力墙非线性响应特性。在0.8%移动引起的横向位移下，最大抗剪强度达到139kN。然而，峰值后的行为并没有显示出来，因为出于安全考虑，测试在此阶段停止。在这一阶段，在两端的墙趾处观察到了伴随着钢筋屈曲的混凝土剥落。此外，在墙底部附近的一个平面裂缝覆盖了整个墙的长度。

与对照样品相比，运用混凝土结构胶的冷弯型钢骨架墙体的极限强度增加了23%。这伴随着延展性/可变形性的轻微下降。试样在诱导移动水平为0.8%时达到其极限强度。包络曲线显示试验样本在0.4-0.6的诱导移动水平之间显示出136kN的一致强度。它几乎相当于对比试样的极限强度。在这一时间间隔内，随着诱导移动的增加，混凝土结构胶的贡献可以忽略不计，因为其相对于墙板中混凝土表面的相对滑动。然而，当诱导移动超过0.6%时，混凝土结构胶对提高墙体强度起到了很好的作用，如图12所示。

3.2弹性和耗散能量

图9分别显示了两个样品的弹性和耗散能量曲线。通过计算加载曲线下面积，卸载曲线下和加载和卸载曲线之间的面积来评估总能量，弹性能量和耗散能量。曲线表明，与对照试验相比，运用混凝土结构胶的冷弯型钢骨架墙体确实改善了其弹性能量，但另一方面降低了其耗散能力。这种发展归因于混凝土结构胶的弹性性质。样本s3和SR4在0.8%漂移下的累积DE分别为1.5910和1.23KJ，样品SR4表明DE的下降为22.6%。

3.3伤害指数

图10显示了两个个试样的Park损伤指数Vs引起的横向偏转曲线。与对比试样相比，试验样本的曲线更平坦。这表明采用的混凝土结构胶在一定程度上缓解了持续性损害。

4结语

研究了混凝土结构胶对冷弯型钢骨架墙体的受力性能的影响，通过对对照样本和实验样本受横向循环荷载和恒定的垂直轴向荷载，混凝土结构胶主要目的是在不损害其能量耗散能力的情况下提高了冷弯型钢骨架墙体的剪切强度。通过实验研究得出：使用混凝土结构胶证明在提高冷弯型钢骨架墙体极限抗剪强度、刚度、变形性方面取得了成功，并在一定程度上限制了裂缝的扩展。